基于plc的掃描拾取機械手設計和實現(xiàn) 電氣工程專業(yè)

1、基于plc的掃描拾取機械手摘 要隨著社會的進步，工業(yè)自動化的發(fā)展尤為引人注目。各種機械自動化設備的出現(xiàn)逐漸取代了傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)。自動化流水線的出現(xiàn)不僅大大提高了工作效率，而且使許多手工操作中存在安全隱患的工序被機械設備所替代，使現(xiàn)代工業(yè)更加人性化。機械手在現(xiàn)代自動化中起著重要的作用。一方面，它可以在高溫、腐蝕性、有毒等惡劣環(huán)境下連續(xù)工作。另一方面，它具有高精度的抓取、傳遞、旋轉(zhuǎn)和釋放。機械手的動作由精密控制系統(tǒng)控制。從早期的繼電器控制系統(tǒng)到今天的PLC控制系統(tǒng)，機械手技術的更新是控制系統(tǒng)的發(fā)展和完善。本課題選用三菱公司FX系列PLC完成電動工具電機的抓取和傳遞以及零件的沖壓動作。電氣設備包括P

2、LC、觸摸屏、傳感器、直流電源等。通過可編程控制器的編程，完成了相應的動作，實現(xiàn)了控制功能。關鍵詞：機械手；PLC；控制；設計The design of control system ofmanipulator based on PLCAbstract Along with social progress, industrial automation development is particularly attention, produce a variety of machinery automation equipment, and gradually replaced the trad

3、itional hand-made. Automated assembly line production, not only greatly improve the work efficiency, but also to many unsafe manual processes are replaced by machinery and equipment, so that modern industry to become more humane.Robotic automation plays in contemporary popular an important role, on

4、the one hand it can continue to operate at high temperatures, corrosive, toxic and other harsh environments, on the other hand its complete capture, transfer, rotation, and other movements release time accuracy also higher. A robot is controlled by a precise system control is completed, from the ear

5、ly development of the relay control system to todays PLC control system, the development of robot technology update is the control system and perfect.The issue is the choice of Mitsubishi FX series PLC, the completion of the press-fit electric power tools and part of the transfer operation crawl. El

6、ectrical equipment PLC, touch screen, sensors, DC power supplies. By PLC programming, complete the appropriate actions to achieve the control function.Key Words：manipulator;PLC;control;design 目 錄 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc1321 摘 要 PAGEREF _Toc1321 3 HYPERLINK l _Toc7051 關鍵詞 PAGEREF _Toc7051 3 HY

7、PERLINK l _Toc17999 Abstract PAGEREF _Toc17999 4 HYPERLINK l _Toc31350 1. 可編程控制器PLC PAGEREF _Toc31350 5 HYPERLINK l _Toc1562 1.1 PLC簡介 PAGEREF _Toc1562 5 HYPERLINK l _Toc23191 1.2 PLC內(nèi)部結(jié)構 PAGEREF _Toc23191 5 HYPERLINK l _Toc26584 1.2.1 中央處理器CPU PAGEREF _Toc26584 6 HYPERLINK l _Toc3352 1.2.2 存儲器 PAGE

8、REF _Toc3352 6 HYPERLINK l _Toc11967 1.2.3 輸入輸出單元 PAGEREF _Toc11967 6 HYPERLINK l _Toc27718 1.2.4 電源部分 PAGEREF _Toc27718 8 HYPERLINK l _Toc2086 1.3 PLC的選型 PAGEREF _Toc2086 8 HYPERLINK l _Toc17239 2. 機械手概況 PAGEREF _Toc17239 10 HYPERLINK l _Toc197 2.1 機械手的起源與發(fā)展 PAGEREF _Toc197 10 HYPERLINK l _Toc26924

9、 2.2 機械手的工作原理 PAGEREF _Toc26924 10 HYPERLINK l _Toc17621 3. 機械手控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc17621 11 HYPERLINK l _Toc20082 3.1 基于PLC的機械手控制系統(tǒng)的研究意義 PAGEREF _Toc20082 11 HYPERLINK l _Toc2624 3.2 基于PLC機械手設計的優(yōu)點 PAGEREF _Toc2624 11 HYPERLINK l _Toc406 3.3 機械手實現(xiàn)的功能 PAGEREF _Toc406 12 HYPERLINK l _Toc15684 4. 基于PLC機械手控

10、制系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc15684 13 HYPERLINK l _Toc32600 4.1 IO點分配 PAGEREF _Toc32600 13 HYPERLINK l _Toc2869 4.1.1 電器元件的選擇 PAGEREF _Toc2869 13 HYPERLINK l _Toc7432 4.1.2 IO分配 PAGEREF _Toc7432 13 HYPERLINK l _Toc1086 42 .硬件接線圖 PAGEREF _Toc1086 14 HYPERLINK l _Toc442 4.2.1 電氣主接線 PAGEREF _Toc442 14 HYPERLINK l

11、 _Toc5211 4.2.2 PLC輸入接線 PAGEREF _Toc5211 15 HYPERLINK l _Toc3562 4.2.3 PLC輸出接線 PAGEREF _Toc3562 16 HYPERLINK l _Toc21722 43 控制流程圖 PAGEREF _Toc21722 17 HYPERLINK l _Toc19813 44 程序梯形圖 PAGEREF _Toc19813 17 HYPERLINK l _Toc802 45 人機界面設計 PAGEREF _Toc802 22 HYPERLINK l _Toc11646 結(jié)束語 PAGEREF _Toc11646 24 H

12、YPERLINK l _Toc3743 參考文獻 PAGEREF _Toc3743 26 HYPERLINK l _Toc16847 致 謝 PAGEREF _Toc16847 271 可編程控制器PLC1.1 PLC簡介可編程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)在20世紀60年代被提出，首先是為了取代繼電器控制裝置。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，PLC的應用越來越廣泛。隨著數(shù)字時代的到來，信息技術的飛速發(fā)展，導致了各行各業(yè)的自動化進程。PLC強大的開關控制和邏輯控制使其在現(xiàn)代工業(yè)中的作用變得尤為突出。PLC是汽車工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物。在早期汽車工業(yè)自動化過程中，控制

13、主要來自于繼電器控制。一方面，繼電器控制電路復雜，一旦發(fā)生故障，維修非常困難;另一方面，繼電器的控制效率相對較低。作為汽車行業(yè)中最突出的手表行業(yè)，繼電器控制系統(tǒng)逐漸不能滿足較為復雜的邏輯控制要求。隨著社會的發(fā)展，PLC的出現(xiàn)逐漸進入了一個蓬勃發(fā)展的時期。PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、計算等功能。其輸入和輸出均采用數(shù)字量的方式，以控制電氣設備的動作。人們首先把邏輯控制程序?qū)戇MPLC。PLC連續(xù)掃描并給出相應的電信號輸出。電信號控制外部電路的開閉，從而逐步完成預期的動作指令。在PLC逐步掃描的過程中，計數(shù)器會記錄相應的步驟。PLC完成掃描動作所需的時間為其掃描周期。世界上第一臺PLC于1969年

14、在美國生產(chǎn)。目前美國和歐盟主要生產(chǎn)大型plc，日本和德國主要生產(chǎn)中小型plc。我國經(jīng)歷了漫長的探索歷程，出現(xiàn)了自己的一些品牌。但其核心技術仍掌握在大型PLC生產(chǎn)國手中。我國獨立PLC的發(fā)展道路仍然充滿挑戰(zhàn)。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)逐漸應用于各行各業(yè)，其運行速度快、體積小等特點越來越發(fā)揮著不可替代的作用。在早期PLC功能的基礎上，增加了網(wǎng)絡通信等新功能，使PLC的功能更加完善。與西方國家相比，中國的工業(yè)化起步較晚，但改革開放以來，工業(yè)化的步伐一直非?？?。幾十年來工業(yè)自動化的發(fā)展，完成了其他國家百年來走過的征程?；赑LC的控制系統(tǒng)已成為自動化領域的主流。PLC具有高可靠性和穩(wěn)定的控制

15、系統(tǒng)。同時，在半個世紀的發(fā)展和總結(jié)中，形成了完善的功能和較強的適應性。與其他編程語言相比，PLC的編程語言更簡單，使系統(tǒng)的設計周期更短，維護更方便。PLC的眾多功能模塊大大豐富了PLC的控制領域，可以滿足不同情況下的控制要求。1.2 PLC內(nèi)部結(jié)構圖1-1是PLC的的內(nèi)部結(jié)構，其內(nèi)部結(jié)構主要由CPU、存儲器、輸入輸出接口、電源等組成。圖1-1 PLC內(nèi)部結(jié)構1.2.1 中央處理器CPU中央處理器是數(shù)據(jù)處理中最重要的部分，其作用相當于人腦，在PLC系統(tǒng)的中央位置1。CPU可以接收輸入單元的信號，對信號進行識別和處理，并將電信號應用于輸出單元，實現(xiàn)輸入輸出的協(xié)調(diào)。CPU可以檢測自己的信息，識別錯誤

16、信息并發(fā)出警告和提醒，當PLC運行時，它可以控制系統(tǒng)進行掃描，完成相應的計算和邏輯操作，并以循環(huán)掃描的方式控制輸出。CPU是一個逐步讀寫的程序。每一步都被掃描。當電流步長完成時，輸出信號由存儲區(qū)域的相應信息控制。在每個固定的掃描周期中，CPU重復相同的動作。1.2.2存儲器PLC的存儲功能與計算機相同，用于存儲相應的數(shù)據(jù)。PLC存儲器中的存儲程序和邏輯變量。PLC存儲器分為系統(tǒng)程序存儲區(qū)、系統(tǒng)RAM存儲區(qū)和用戶程序存儲區(qū)。系統(tǒng)程序和用戶程序在內(nèi)存中有單獨的位置。1.2.3 輸入輸出單元輸入輸出單元是連接外部短路的直接位置。它通過接收和發(fā)送信號來控制外部電路。與三極管的傳導方式相似，PLC的輸入

17、和輸出被分為源形和漏形兩種形式。輸入單元是PLC接收外部信號的通道。不同的plc有不同的輸入模式。源形和漏形輸入如圖1-2所示。圖1-2 PLC漏形輸入和源形輸入接線當漏形輸入時，PLC的公共端為24V，電流從外部流入輸入端; 源形輸入時，PLC的公共終端為0V，電流從終端流出。輸出單元是外部電路信號的接口，通常有繼電器輸出和晶體管輸出模式，晶閘管輸出模式不常用。與晶體管輸出相比，繼電器的輸出具有更大的電流，但其開關頻率不如晶體管輸出模式的開關頻率高。因此，在某些開關頻率較高、控制流量較快的情況下，晶體管的輸出模式更為實用。但一般來說，繼電器的輸出更實用，因為它具有更強的負載能力。輸出單元也有

18、源形輸出和漏形輸出的區(qū)別，圖1-3就是兩種不同的輸出方式。圖1-3 PLC漏形輸出和源形輸出接線當漏形輸出時，電流從外部流向端子，一般端子為24V;當源形輸出時，電流流出端子，公共端為0V。但當輸出為晶閘管輸出時，交流電源的正負對輸出沒有影響，可以自由選擇。1.2.4電源部分PLC操作需要給它供電。開關量的關斷控制是通過直流電源的高低電平來實現(xiàn)的。所以PLC運行時，需要向其提供直流穩(wěn)壓電源。PLC有直流電源和交流電源，但最終轉(zhuǎn)換成直流模式。PLC有自己的內(nèi)部電源，穩(wěn)定性好，但輸出功率小。直流電源一般采用24v直流電壓，以保證PLC的正常運行。1.3 PLC的選型PLC的種類很多，在設計和應用時

19、，選擇合適的PLC類型是非常重要的。在PLC的選擇上，可以進行以下幾個方面的工作。首先，確定輸入和輸出點的數(shù)量。以三菱FX系列PLC為例，輸入輸出點有10點、14點、20點、30點、32點、64點等。在PLC的選擇上，首先要確定控制系統(tǒng)中輸入點和輸出點的個數(shù)，然后確定基本的選擇方向。同時，應注意將接觸總數(shù)的10%左右留作輸入和輸出的預備點。其次，選擇合適的電源類型。PLC有交流和直流兩種型號。直流電源一般為24V，交流電源有100-230V。在選擇PLC類型時，應根據(jù)系統(tǒng)供電的實際情況選擇合適的PLC類型，使其適合設計要求。第三，了解輸出信號的類型。PLC的輸出包括繼電器輸出、晶體管輸出和可控

20、硅輸出。繼電器輸出方式輸出頻率大，在實際應用中很常見。在一般系統(tǒng)中，這種說法可以適應給定的輸出信號。晶閘管輸出方式用于信號輸出，要求信號頻率變化快，但輸出功率小，載流子電流小3。總之，PLC的選擇應根據(jù)實際情況，綜合分析比較，選擇最合適的PLC類型，從而減少控制系統(tǒng)設計中不必要的麻煩。2 機械手概況2.1 機械手的起源與發(fā)展機械手，顧名思義，就是使機械設備具有與手相同的功能，靈活地完成各種動作，有目的地在不同的位置和環(huán)境中操縱物體。機械手是工業(yè)上最早的自動化設備之一，因為在復雜的生產(chǎn)環(huán)境中，人工操作無法直接進行。最早的機械手設備可以追溯到20世紀40年代。在工業(yè)革命的過程中，已經(jīng)出現(xiàn)了模仿手和

21、關節(jié)運動的機器。然而，早期機械手的自動化程度很低，部分動作依賴于人力。完成了。隨著工業(yè)的發(fā)展，機械手的形狀和功能也發(fā)生了巨大的變化。特別是在20世紀80年代和90年代，機械手迎來了蓬勃發(fā)展的時期。早期機械手主要完成把握、移動等操作,但由于工業(yè)過程變得更加復雜,這些基本操作已經(jīng)不能滿足人們的需求,因此,機械手的功能被大大擴展,如磨削機械臂、機械手,機械手的繞組機械手和其他特殊功能逐漸產(chǎn)生了4。21世紀是信息世紀。自動化已成為工業(yè)的主流。信息技術的發(fā)展使得機械手的工作內(nèi)容更加復雜。例如，在精密加工過程中，機械手的角色已經(jīng)從早期的“載體”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤幚砥鳌?。由于信息傳輸更加準確，機械手完成的加工動

22、作也更加精確。近年來，新興的機器視覺技術在自動化領域迎來了新的發(fā)展和變革。從傳統(tǒng)的傳感器識別到今天的機器視覺識別，給了機械手更大的操作識別空間。以ABB公司生產(chǎn)的機械手為代表，機械手行業(yè)的全球性競爭也演變?yōu)閿?shù)控行業(yè)的競爭。2.2機械手的工作原理事實上，機械手的工作使機器按照預先設定的步驟運動。一般機械手以氣缸的作用作為機械手每一步動作的基礎。特殊功能機械手還以氣缸、油缸、電機和伺服機構為動力。無論機械手動作的力量來自何方，都是通過外部設備力的應用來推動機械部分的定向運動，從而完成基本動作。當然，機械手的力量只能使它移動。為了進行有規(guī)律的運動，需要通過傳感器設備來識別運動和位置。如果機械手完成下

23、降動作，下降推進缸只能給機械手向下推力。當它到達指定位置時，氣缸的電磁傳感器就會收到信號。傳感器的電信號將輸入控制系統(tǒng)。經(jīng)過識別、傳輸和變換，控制系統(tǒng)將向氣缸電磁閥輸出電信號，電磁閥將得到電信號。關閉氣流，如果無法獲得氣流，氣缸將停止運動，完成機械手的向下運動5。機械手由動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成。在動作過程中，控制系統(tǒng)是通過向電力系統(tǒng)獲取和發(fā)送信號，有序地向執(zhí)行裝置供電。執(zhí)行設備是完成操作的最終機制。3機械手控制系統(tǒng)3.1 基于PLC的機械手控制系統(tǒng)的研究意義機械設備的自動化過程由機械部分和控制部分組成。本課題是基于PLC的機械手控制系統(tǒng)，它是通過PLC程序的控制來達到機械手所期望的效

24、果6。PLC作為當今自動化領域的寵兒，價格低廉，功能強大。許多模塊可以滿足不同環(huán)境下的控制要求。研究基于PLC的機械手控制系統(tǒng)首先可以增強機械自動化意識。隨著信息時代的到來，工業(yè)高度自動化將成為社會發(fā)展的趨勢。作為自動化設備的代表，加強其研究可以極大地豐富對行業(yè)的了解，設計并賦予機械手新的強大功能，極大地減輕了人們的工作量，不僅提高了工作效率，而且對工人有更大的保護作用。其次，研究基于PLC的機械手控制系統(tǒng)可以更深入地了解PLC的主流控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)功能更強大、成本更低、功能更復雜。機械手控制系統(tǒng)的研究不僅可以接受他人的設計思想，而且可以以身作則，從而豐富設

25、計的內(nèi)容。自動化是機械與控制系統(tǒng)的有效協(xié)作，控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的指揮者。在控制系統(tǒng)的研究過程中，可以總結(jié)實驗經(jīng)驗，使系統(tǒng)進一步完善。3.2 基于PLC機械手設計的優(yōu)點機械手出現(xiàn)較早，應用領域十分廣泛，隨著信息技術和數(shù)字技術的發(fā)展，PLC已成為現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)的主流?；赑LC的機械手控制系統(tǒng)的設計具有許多優(yōu)點。成本更低PLC是一種高度集成的控制器。一般來說，大多數(shù)中小型plc都是使用的。I O端口在20到512點之間。多觸點可實現(xiàn)輸入信號的接收和輸出信號的設置。傳統(tǒng)的信號反饋由開關控制。系統(tǒng)不僅復雜，而且電氣元件眾多，占用空間大，成本高?；赑LC的機械手控制系統(tǒng)可以通過PLC控制開關量。與傳

26、統(tǒng)的開關控制相比，它不需要實際的開關器件作為載體，但可以實現(xiàn)相同甚至更強大的功能，大大節(jié)省了控制系統(tǒng)的輸入7。操作性較強在實現(xiàn)同一控制動作的過程中，基于PLC的控制系統(tǒng)從硬件的選擇到軟件程序的編寫都有很強的變化因素。PLC的編程語言相對簡單，易于學習，系統(tǒng)的設計周期也相應縮短。作為一種機械設備，如果我們想要擁有和主人一樣的動作，我們需要在設計師執(zhí)行動作之前在大腦中有一個完整的動作過程。機械手如何正確完成動作需要從各個方面考慮，從電氣元件的基本選擇，到電氣元件的安裝位置，到最終設備的調(diào)試，都需要在實踐中進行。基于PLC的機械手控制系統(tǒng)的設計可以研究機械手的多角度控制系統(tǒng)，具有很強的可操作性。順應

27、社會的需求工業(yè)的發(fā)展和通信技術的進步使自動控制系統(tǒng)的變化更加明顯。PLC是信息技術與控制技術相結(jié)合的產(chǎn)物。利用編程軟件實現(xiàn)對電路的控制，使信號能夠被給予機械系統(tǒng)，使機械設備能夠獨立完成相應的動作。信息技術的發(fā)展對智能控制系統(tǒng)提出了更高的要求，基于PLC的控制系統(tǒng)能夠滿足智能化的要求。系統(tǒng)設計后的調(diào)試不再只是硬件設施的調(diào)試，而是軟件控制程序的調(diào)試成為人們關注的焦點。通過數(shù)據(jù)通信，可以達到原來的控制要求。這是信息時代的必然趨勢，也符合社會對數(shù)字通信的要求8。3.3機械手實現(xiàn)的功能機械手控制系統(tǒng)的研究和設計已經(jīng)非常成熟。在不同的行業(yè)中，機械手的作用也是一樣的。搬運、拋光、焊接、輕剝離等功能機械手較為

28、常見。本課題是選擇家電生產(chǎn)線上機械手的設計。在家電管道中，自動化程度越高，設備的功能越復雜。在電器生產(chǎn)過程中，電機在繞線過程中，存在高溫環(huán)境和油污環(huán)境，手工操作更危險，效率更低。電機繞組完成后，需要在電機轉(zhuǎn)軸兩端按下硬質(zhì)織構旋轉(zhuǎn)夾頭。在裝配線上，電機和沖孔夾頭在繞線后的轉(zhuǎn)移一般由兩個工位完成。操作過程復雜、效率低下，在有限的工廠環(huán)境中占用的空間較大，是一種很大的浪費。本項目的設計是在電器生產(chǎn)線上完成一個動作過程中的電機傳遞和沖壓夾。左側(cè)傳動裝置為高溫油馬達轉(zhuǎn)子。當它們移動到指定位置時，原位機械手接收到信號。此時，水平位置氣缸移動，帶動機械手將水水平移動到左側(cè)位置產(chǎn)品的頂部。通過上下伸縮氣缸和夾

29、緊氣缸的作用夾緊產(chǎn)品，然后水平位置氣缸向后移動到左側(cè)位置產(chǎn)品。初始位置。下料時，夾緊氣缸保持夾緊動作，電機轉(zhuǎn)子上方氣缸移動，推動沖壓裝置，夾緊產(chǎn)品一端夾緊夾套。機械手完成這個動作。系統(tǒng)返回到原來的位置，并重復下一個操作9。本課題是以自動化生產(chǎn)線設備為載體，實現(xiàn)設備功能的集成，使多個動作可以在一臺設備上實現(xiàn)。轉(zhuǎn)移動作和夾頭沖孔均采用自動化工藝完成，節(jié)省人工，提高工作效率。同時，觸摸屏也被添加到系統(tǒng)中。人機界面的設計可以實時監(jiān)控系統(tǒng)的動作流程。同時，在設備維護過程中，控制系統(tǒng)可以通過人機界面逐步操作，使其更加安全。4基于PLC機械手控制系統(tǒng)設計4.1 IO點分配4.1.1 電器元件的選擇在本課題的

30、設計過程中，要想實現(xiàn)機械手的正確動作，需要選擇合適的電氣元件，并與正確的電氣元件相互配合完成系統(tǒng)動作。機械手的動力系統(tǒng)主要是氣缸。在氣缸膨脹過程中，傳感器用來識別氣缸是否達到指定位置。氣缸的活塞端有一個磁環(huán)，因此氣缸上的傳感器采用磁開關傳感器。傳感器固定在氣缸的外端。當氣缸運動時，活塞到達傳感器的固定位置，磁環(huán)使傳感器得到信號。這個課題有四個方面。每個氣缸的開始和結(jié)束都裝有兩個磁光傳感器。其中八個傳感器由工程師選擇。當檢測產(chǎn)品在左側(cè)位置是否可用時，選擇光電傳感器。光電傳感器有發(fā)射機和接收機。當產(chǎn)品沒有被檢測到時，接收器總是可以接收到來自發(fā)射器的信號。當有產(chǎn)品時，信號中斷，從而給PLC一個脈沖。

31、一般來說，光電傳感器是一個外部常閉點。當按壓夾具時，需要近距離傳感器來檢測夾具的存在與否。當產(chǎn)品接觸到一定距離的接觸點時，接近傳感器可以感知到信號，這是一個相當開放的接觸點。接近開關也有不同的感應距離。接近傳感器的不同軸徑對應不同的感應距離。一般情況下，接近開關的軸徑為8mm，感應距離不同。感應距離為0.15-1.5 mm, 12 mm為0.3- 3mm, 18 mm為0.6- 6mm, 30 mm為1- 10mm。由于機械手的動作中存在沖壓過程，為了防止機械手離開沖壓工作臺的安全距離，造成操作者被壓碎，增加了安全屏。安全光幕也是一種光電傳感器，在一端傳輸信號，另一端接收信號。它可以掛在沖壓臺

32、前。在沖壓過程中，如果有什么東西進入光屏后面的區(qū)域，就會產(chǎn)生一個脈沖信號，這個脈沖信號可以被PLC識別。傳感器為NPN型。PLC采用三菱FX1S-30MR-OOO1。PLC的選擇主要取決于輸入點和輸出點的個數(shù)。由于本項目有14個輸入點和4個輸出點，所以選擇三菱FX1S-30MR-OOO1 PLC，輸入點16個，輸出點14個。輸出為R型(繼電器)，電源為001型(交流電源)10。除了PLC和傳感器，本課題還需要一個啟動按鈕，一個復位按鈕，一個緊急停止按鈕和一個白色的電源信號燈。4.1.2 IO分配我們已經(jīng)確定了課題電氣元器件的選擇，合理的IO分配可以讓我們在編程的時候更具有條理性，表4-1為PL

33、C的IO分配表。FX1S-30MR-001input名稱備注output名稱備注x0啟動按鈕y0水平氣缸電磁閥x1復位按鈕y1伸縮氣缸電磁閥x2急停按鈕接NCy2夾取氣缸電磁閥x3左工位產(chǎn)品有無檢測傳感器光電傳感器y3壓制氣缸電磁閥x4水平位置氣缸始端傳感器磁性開關x5水平位置終端傳感器磁性開關x6伸縮氣缸上傳感器磁性開關x7伸縮氣缸下傳感器磁性開關x10夾取氣缸始端傳感器磁性開關x11夾取氣缸終端傳感器磁性開關x12壓制氣缸始端傳感器磁性開關x13壓制氣缸終端傳感器磁性開關x14夾片有無檢測傳感器接近傳感器x15光幕傳感器光電傳感器表4-1 PLC輸入輸出分配通常，輸入開關放在端口的前面。在

34、分配輸入和輸出端口時，必須保留一定數(shù)量的聯(lián)系人，以便在某些聯(lián)系人失敗時保留它們。在分配接點時，具有相同功能的接點位置應盡量靠近，使其在工程項目中更加有序。42 硬件接線圖4.2.1電氣主接線本課題是總控制系統(tǒng)的設計，對于基于PLC的控制系統(tǒng)來說，電氣主接線是完成控制的基礎，圖4-1是本課題的電氣主接線圖。圖4-1 機械手控制體統(tǒng)主接線圖在主電路圖中，將10A空氣開關QF1與主電路連接，確保電流過大時主電路自動斷開。還有一個緊急停止按鈕,連接正常關閉聯(lián)系人,也就是說,緊急停止按鈕保持當前的暢通在正常情況下,按下緊急停止按鈕,當遇到緊急情況下,斷開和正常的關閉聯(lián)系,導致主電路關閉,因此玩的影響手動

35、緊急停車。圖左側(cè)為主電路插座，確保調(diào)試設備時用電方便。插座旁邊是電路上的24V開關電源，為PLC、觸摸屏和傳感器提供直流電源。由于開關電源與主電路相連，所以在其L線上增加了一個6A空氣開關。24V開關電源輸出端連接白色指示燈。當有電流時，可以直觀地顯示開機狀態(tài)。觸摸屏旁邊是24V直流電源，這導致24V直流電壓。PLC提供交流電源，加上6A空氣開關QF3，通訊線路W連接觸摸屏和PLC，實現(xiàn)通訊12暢通。主電路圖實現(xiàn)了電氣元件的基本連接。在設計中應充分考慮實用性和安全性，確保在發(fā)生故障時損失最小。4.2.2 PLC輸入接線我們知道PLC的輸入端是外部給PLC的信號，每一個輸入端回路都是一個獨立的系

36、統(tǒng)，不同的端口可以起到不同的效果。下邊的圖4-2是PLC輸入接線圖。圖4-2 機械手控制系統(tǒng)PLC輸入端接線圖在圖中，從左到右有三個常用的終端，輸入X00-X07，輸入X10-X17。三種常用端子為24V, X0O為SB1, XO1為復位按鈕，X03為急停按鈕，X04為光電傳感器，X04- x13為四缸傳感器，其常用端子連接至0V, X14為帶或不帶檢測傳感器的夾緊器。4.2.3 PLC輸出接線PLC的輸出端是在其接收到輸入信號以后，通過程序的控制，給予外部信號的端口，本課題總共有四個電磁閥為輸出端，下邊的圖4-3為PLC輸出接線圖。圖4-3 機械手控制系統(tǒng)PLC輸出端接線圖PLC的輸出公共端

37、接0V,輸出端Y00接水平氣缸電磁閥，Y02接伸縮氣缸電磁閥，Y03接夾取氣缸電磁閥，以接沖壓氣缸電磁閥。電磁閥公共端接24V電壓。43 控制流程圖控制流程圖是顯示設計過程的圖形，下邊的圖4-4為本課題的控制流程圖。產(chǎn)品有無1 加緊4 左工位右工位（原定）水平氣缸推進2水平氣缸復位6 伸 伸 伸 縮 縮縮 伸 氣 氣氣 縮 缸 缸 缸 氣 推 復推 缸 進 位 進 復沖壓8 3 57 位 放松9 10圖4-4 機械手控制動作流程圖系統(tǒng)啟動時，先檢測左產(chǎn)品;輸送產(chǎn)品時，水平氣缸推動機械手向左移動;當達到左上方位置時，伸縮氣缸將機械手向下推;當達到指定位置時，機械手夾緊氣缸夾緊產(chǎn)品;然后伸縮筒恢復

38、到原來的位置;當水平氣缸向右移動時，機械手回到原來的位置。然后機械手的伸縮氣缸將機械手向下推到合適的位置;夾緊氣缸不斷移動并將夾頭下落，當接觸傳感器感應夾頭時，沖壓氣缸向下壓印;沖壓完成后，機械手放松;最后，伸縮缸恢復到原來的位置，完成了自動化過程。當左側(cè)光電傳感器再次檢測到產(chǎn)品時，機械氣缸向下移動。第二次動作又要開始了。44 程序梯形圖在本次設計中，我們采用了三菱PLC專門的編程軟件GX Developer，編程采用了步進梯形圖的方式，程序如下所示。圖4-5 啟動步進程序程序通電后，M8002發(fā)出脈沖信號，定位狀態(tài)寄存器S0，開始步進;外部電路中急停按鈕連續(xù)開啟，光幕信號連續(xù)接收。當水平氣缸

39、、伸縮氣缸、擰緊氣缸、沖孔氣缸均處于初始位置時，當它們的初始位置傳感器均處于初始位置時，按下啟動按鈕即可開機。在其導通的一瞬間，進入S20狀態(tài)。圖4-6 水平氣缸動作步進程序當急停按鈕和熒光屏傳感器處于正常狀態(tài)時，膨脹、夾緊和壓缸處于正常位置。當左側(cè)產(chǎn)品有檢測傳感器時，檢測到工件時水平氣缸處于開啟狀態(tài)。當水平氣缸推到底端時，2秒后進入S21狀態(tài)。圖4-7 伸縮氣缸動作步進程序急停按鈕和光幕傳感器都沒有異常的時候，水平氣缸定時就完成了，夾取氣缸和沖壓氣缸還沒動作時伸縮氣缸輔助繼電器M1得信號，程序進入S22狀態(tài)。圖4-8 加緊氣缸動作步進程序當伸縮氣缸到達底端的時候，下部的的傳感器X007傳送給

40、PLC信號，此時沖壓氣缸還要保持原來的狀態(tài)，加緊氣缸輔助繼電器得信號，步進進入S23狀態(tài)。圖4-9 伸縮氣缸復位步進程序夾取氣缸終端傳感器取得信號，在沖壓氣缸還沒有動作的時候，伸縮氣缸復位，步進進入S24狀態(tài)。圖4-10 水平氣缸復位步進程序 當伸縮氣缸回到原來位置的時候，原始位置的傳感器X006給PLC信號，這時水平推進氣缸復位，步進進入S25狀態(tài)。圖4-11 伸縮氣缸動作步進程序水平氣缸回到初始位置的時候，水平氣缸初始位置傳感器X004會給PLC信號，伸縮氣缸開始動作，步進進入S26狀態(tài)。圖4-12 沖壓氣缸動作步進程序 機械手將工件移動到右側(cè)伸縮氣缸伸到位，通過下方傳感器的信號，用手將夾

41、片放到原工件上，光幕會在人手縮回來的時候有信號輸出來，夾片會被接觸傳感器感受到，這時候沖壓氣缸開始動作，當沖壓氣缸到位時候會定時3s，來確保夾片被壓緊。定時時間一到，步進進入S27狀態(tài)。圖4-13 沖壓氣缸復位步進程序 當沖壓完成，沖壓氣缸就會復位，當沖壓氣缸復位到達初始位置，初始位置的傳感器會傳給PLC信號，加緊氣缸復位，則機械手把工件放在右側(cè)的工位上，步進進入S28狀態(tài)15。圖4-11 伸縮氣缸復位步進程序 當夾緊氣缸復位到初始位置的時候，初始位置的傳感器X010給PLC信號，則伸縮氣缸復位，當伸縮氣缸復位到初始位置的時候，則一次全部的機械手動作完成，則程序回到初始S0狀態(tài)，步進結(jié)束。圖4

42、-14 復位程序按下復位按鈕，開機瞬間批量復位狀態(tài)寄存器S20 - S28，直接復位膨脹缸和沖頭缸。當復位按鈕連續(xù)開啟時，當伸縮氣缸和沖孔氣缸復位到初始位置時復位水平氣缸;當水平氣缸復位到初始位置時，伸縮氣缸移動;當達到最低端時，夾緊缸開始復位;當夾緊缸復位完成后，再次復位伸縮缸。這些動作是由于水缸的復位必須在沖頭缸和伸縮缸復位后完成，而夾緊缸的復位必須在夾緊工件放置在正確位置后才能完成。圖4-15 輸出端程序當復位按鈕在斷電的一瞬間，程序回到初始狀態(tài)，輔助繼電器直接控制電磁閥，實現(xiàn)氣缸動作的控制。45人機界面設計本課題采用新潔觸摸屏在自動畫界面上顯示四個圓柱體的動作。四個指示燈分別連接到Y(jié)0、Y1、Y2、Y3。他們選擇收回手術。當跑步時，燈是綠色的，當停止時，燈是紅色的。當點是手動的，它將從內(nèi)部寄存器跳轉(zhuǎn)到下一個界面。圖4-16 觸摸屏自動畫面編程 自動界面離線模擬畫面如下。 圖4-17 觸摸屏自動畫面在線發(fā)模擬當跳到手動動畫表面時，四個氣缸分別運動。點擊“水平氣缸啟動端”后面的按鈕，對應的是PLC寄存器M0。此時，當莫用力放置時，水平氣缸移到開始位置;點擊“臥式氣缸端子”后面相同的按鈕，對應PLC寄存器M0, M0強位置上，然后臥式氣缸移動。當點擊按鈕時，則畫面返回自動換面。圖4